三维激光球杆仪误差分析与补偿

发布时间：2021-11-19 13:35

　　随着智能制造技术的提升,特别是汽车、航空等行业的快速发展,对工业机器人的需求量日益增多,同时对工业机器人的空间定位精度的要求也越来越高。当前工业机器人的精度检测主要采用激光跟踪仪,但激光跟踪仪由于测量、跟踪系统复杂,研制成本极高,难以大量普及到制造企业。本实验室提出采用结构简单、测量精度可满足工业机器人需求的被动式激光跟踪测量方法检测运动目标空间位置精度,并自主研制了一种被动式的激光跟踪仪:三维激光球杆仪。为了提高三维激光球杆仪空间三维坐标的测量精度,本文系统地分析了三维激光球杆仪主要误差源及其补偿方法。首先,根据三维激光球杆仪测量原理和光机结构,分析了主要误差源,并基于多体系统误差建模理论完成了整机系统误差建模。其次,针对误差补偿模型,提出了模型参数测量方法。采用多齿分度台和高精度光电自准直仪对二维转台测角误差进行标定,通过谐波误差补偿方法对离散测角误差进行拟合,补偿后的测角误差减小到±1″;采用正倒镜法直接测量两旋转轴的相对位置偏差;在精密三轴数控系统上,测量三维激光球杆仪的基长、二维转台两旋转轴的垂直度误差和导轨轴与水平旋转轴的垂直度误差;搭建准直测量系统测量伸缩装置运动误差。本... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 激光跟踪仪测量方法研究概述
        1.2.1 激光跟踪仪测量方法分类
        1.2.2 三类跟踪系统的特性分析
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 三类跟踪系统研究现状
        1.3.2 激光跟踪系统精度分析现状
        1.3.3 激光跟踪仪应用现状
    1.4 课题研究内容与章节安排
2 三维激光球杆仪空间测量误差建模
    2.1 空间误差建模基础理论
    2.2 三维激光球杆仪结构分析与坐标系的建立
    2.3 三维激光球杆仪主要误差源分析与定义
    2.4 三维激光球杆仪误差补偿模型
    2.5 本章小结
3 误差源与部分参数测量原理
    3.1 测角误差分析
        3.1.1 圆光栅测量原理
        3.1.2 圆光栅测角误差
        3.1.3 圆光栅测角误差补偿技术
        3.1.4 三维激光球杆仪测角误差标定与补偿
    3.2 基长R0标定原理
    3.3 二维转台两旋转轴的偏差 Δy标定原理
        3.3.1 相对测量法
        3.3.2 正倒镜测量法
    3.4 两垂直度误差 α 和 β 的标定原理
    3.5 导轨滑块运动误差的测量原理
    3.6 本章小结
4 参数测量与补偿效果比对验证
    4.1 测角误差的标定与补偿
        4.1.1 二维转台测角误差标定实验
        4.1.2 二维转台测角误差补偿
    4.2 基长R0测量实验
    4.3 二维转台两旋转轴偏差 Δy测量实验
    4.4 垂直度误差 α 和 β 的测量实验
    4.5 滑块运动误差 δx和 δz的测量
        4.5.1 准直值灵敏度Kx和Ky的标定实验
        4.5.2 导轨滑块运动误差的测量
    4.6 比对验证实验
    4.7 本章小结
5 三维激光球杆仪算法及程序设计
    5.1 数据采集与通讯模块
        5.1.1 二维转台两旋转角度的获取
        5.1.2 径向伸缩位移参数的获取
    5.2 坐标转换模块
    5.3 角度校正模块
    5.4 ISO 9283 与实时追踪模块
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文与专利情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种导轨直线度与平行度测量系统的研究与应用[J]. 王明海,娄志峰,黄余彬,王跃.  现代机械. 2018(05)
[2]激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统[J]. 吴斌,许友,杨峰亭,钱春强,蔡蓓.  红外与激光工程. 2018(08)
[3]面向激光追踪测量系统二维回转轴系的误差分析及精度保证[J]. 宋辉旭,石照耀,陈洪芳,孙衍强.  中国激光. 2018(05)
[4]高精度激光追踪测量方法及实验研究[J]. 陈洪芳,孙衍强,王亚韦,石照耀,宋辉旭.  中国激光. 2018(01)
[5]精密转台角分度误差补偿[J]. 王福全,王珏,谢志江,刘丰林.  光学精密工程. 2017(08)
[6]飞秒激光跟踪仪跟踪脱靶量零位标定方法[J]. 崔成君,劳达宝,董登峰,高强,周维虎.  红外与激光工程. 2017(01)
[7]飞秒激光跟踪仪光轴与竖轴同轴度的标定[J]. 崔成君,劳达宝,高书苑,郝春艳,周维虎.  光学精密工程. 2016(11)
[8]一种新的圆光栅偏心参数自标定方法[J]. 冯超鹏,祝连庆,潘志康,郭阳宽.  仪器仪表学报. 2016(11)
[9]激光经纬仪精确交会的实现方法研究[J]. 吴斌,李俊军.  光电子·激光. 2015(12)
[10]激光跟踪仪转镜倾斜误差的标定及修正[J]. 张滋黎,朱涵,周维虎.  光学精密工程. 2015(05)

博士论文
[1]单站式激光跟踪坐标测量系统研究[D]. 张亚娟.天津大学 2012
[2]提高激光跟踪三维坐标测量精度的研究[D]. 赵树忠.天津大学 2007
[3]多轴数控机床精度建模与误差补偿方法研究[D]. 粟时平.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
[4]大尺寸空间坐标测量系统精度理论若干问题的研究[D]. 周维虎.合肥工业大学 2000

硕士论文
[1]激光跟踪仪高精度测角误差补偿技术研究[D]. 李万红.合肥工业大学 2014
[2]6D精密激光跟踪测量技术的研究[D]. 侯宝芬.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2012



本文编号：3505150